化学人教版（2019）选择性必修2 2.1.1共价键 课件（共47张ppt）

(共47张PPT)
第一节
共价键
第1课时　
共价键
选择性必修二
第二章 分子结构与性质
学习目标
1.认识共价键的本质，原子间通过原子轨道重叠形成共价键。
2.熟知共价键的概念与形成，知道共价键的特征。
3.能够从不同的角度对共价键分类，会分析σ键和π键的形成及特点。
新课导入
诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼曾说过，假如发生了大灾难，人类全部的科学知识只能概括为一句话传诸后世，那么这句话应该是“万物皆由原子构成”。
早在19世纪中叶，化学家就已经把分子中原子之间的相互作用形象地称作化学键。20世纪初，在原子结构理论的基础上，建立了化学键的电子理论。共价键是现代化学键理论的核心。分子的空间结构和分子之间的作用力是理解分子结构与性质关系的重要内容。
NaCl和HCl的性质差异大，请用电子式描述NaCl和HCl的形成过程，从微粒间相互作用的角度解释NaCl和HCl性质差异大的原因。
NaCl晶体
HCl气体
离子键
共价键
思考讨论
化学键：相邻原子之间强烈的相互作用
化学键
共价键
离子键
极性共价键
非极性共价键
旧知回顾
电负性的差值
0
非极性键
极性键
离子键
Na和Cl的电负性的差值
H和Cl的电负性的差值
0.9
2.1
原子间通过共用电子对所形成的强烈相互作用
1、定义：
成键微粒：
成键本质：
原子
共用电子对
2、共价键的成键特点
成键元素：
非金属元素间(一般)
某些不活泼金属和非金属之间
H2、O2、Cl2、CO2、H2O、HF、OH-、SO42-、NH4+ 、乙醇等
共价键
大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键
旧知回顾
3、表示方法
思考讨论
我们学过原子轨道，如何用原子轨道的概念来进一步理解共价键呢？
画出基态氢原子电子排布的轨道表示式
↑
1s
H
氢原子形成氢分子的过程
↑
1s
↓
1s
H

H

氢原子形成氢分子的过程示意
相互靠拢
H
H
H
H
σ键
电子云
↑
1S
↓
1S
氢原子形成氢分子的电子云描述（两个s轨道重叠）
原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，因此可以说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
H2中的共价键称为σ键
从原子轨道角度理解共价键
共价键形成的过程是成键原子相互接近，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对。
两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定
1、共用电子对理论
2、最大重叠原理
3、通过成键时的重叠方式将共价键分为:
σ键和 键
归纳总结
σ键
1、σ键是两原子在成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。
轴对称，可绕轴旋转
2、σ键的特征：
知识点一
以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变
H
H
H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的，可称为s-s σ键
除了s轨道和s轨道重叠形成共价键外， s轨道和p轨道、p轨道和p轨道重叠是否也能形成σ键呢？
思考讨论
H
Cl
H－Cl的 s-p σ键的形成（一个s轨道与一个p轨道重叠）
H－Cl
s-p σ键
↑
1S
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1S
2S
2P
3S
3P
HCl中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。s — p σ键,轴对称.
氯化氢分子的形成过程
Cl－Cl的 p-p σ键的形成（两个p轨道重叠）
Cl
Cl
Cl
Cl
p-p σ键
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1S
2S
2P
3S
3P
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1S
2S
2P
3S
3P
Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。p—p σ键,轴对称.
氯气分子的形成过程
σ键的重叠方式：“头碰头”
X
s—s
X
px—s
X
px—px
σ键的特征是：以两原子核的连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
总结归纳
(1)以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
(2)形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性。(3)以形成σ键的两原子核的连线为轴，任何一个原子均可以旋转，旋转时并不破坏σ键的结构。
σ键的特征
σ键
形成 成键原子的s轨道或p轨道“ ”重叠形成
类型 s-s型
s-p型
p-p型
特征 ①以形成化学键的两原子核的 为轴做旋转操作,共价键的电子云的图形 ,这种特征称为 ;
②σ键的强度 .
头碰头
连线
不变
轴对称
较大
p轨道与p轨道除了能形成σ键外，还能形成π键。
π键的特征是两个原子轨道以平行或“肩并肩” 方式重叠；原子重叠的部分分别位于两原子核构成平面的两侧。每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。
思考讨论
形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键，主要类型为p－p π键，其形成过程可以表示为下图：
π键
知识点二
π键的重叠方式：“肩并肩”
X
Z
Z
pZ—pZ
键特征:①镜像对称
②不稳定性： 键﹥ 键
碳碳双键容易断双键中一个键（ 键），故易发生加成反应和加聚反应。
总结归纳
π键的特征
(1)每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。
(2)形成π键时电子云重叠程度比σ键小，π键不如σ键牢固。特例：N2分子中的π键比σ键稳定。
(3)以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键，如以py－py π键为例，若旋转其中一个成键原子，则两原子的py轨道不再平行，也就无法“肩并肩”地靠近形成π键。
形成 由两个原子的p轨道“ ”重叠形成
p-p型
特征 ①π键的电子云具有 对称性,即每个π键的电子云由两块组成,分别位于由 构成平面的两侧,如果以它们之间包含原子核的平面为镜面,它们互为 ;
②π键不能旋转;一般不如σ键牢固,比较容易 .
π键
肩并肩
镜面
原子核
镜像
断裂
用电子式表示N2的形成过程，并用原子轨道重叠来解释其共价键的形成过程。
思考讨论
↑
↑
↑
↑↓
2s
2p
N
：
：
：
：
N
：
N
N
·
·
·
：
＋
N
·
·
·
：
x
y
z
N的2p轨道示意图
x
y
z
N2中共价三键的形成过程
“头碰头”
x
y
z
z
y
“肩并肩”
N2中共价三键的形成过程
“头碰头”
“肩并肩”
“肩并肩”
y
z
z
y
x
N2中共价三键的形成过程
σ键
π键
π键
y
z
z
y
x
N2中共价三键的形成过程
p p σ键
p p π键
p p π键
y
z
z
y
x
N2中共价三键的形成过程
-
-
-
N2中共价三键的形成过程
通过氮气中氮氮三键形成过程的分析，如何判断共价键是σ键或是π键？
单键 双键 三键
σ键
1个σ键、1个π键
1个σ键、2个π键
思考讨论
探究
共价键
[问题与预测]
(1)观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构，它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？
①乙烷中含有1个C-C键和6个C-H键，所以乙烷中含有7个σ键；
②乙烯中含有1个C=C键和4个C-H键，即含有5个σ键和1个π键；
③乙炔中含有1个三键和2个C-H键，即含有3个σ键和2个π键；
乙烯分子中π键由一个2p轨道重叠形成的
↑
↑
↑↓
2s
2p
C
x
y
z
x
y
z
肩并肩
x
(2)解释乙烯分子中π键是如何形成的，预测乙炔分子中π键是如何形成的。
[绘制图示]
模仿图2-3，绘制乙炔分子中的π键。
乙炔分子中2个π键由两个2p轨道重叠形成的
↑
↑
↑↓
2s
2p
C
x
y
z
x
y
z
x
[问题与讨论]
钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从元素的电负性差别来理解吗？讨论后请填写下表：
原子 Na Cl H Cl C O
电负性
电负性之差（绝对值）
结论：当元素的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是_____键；而_____键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。 0.9 3.0
2.1 3.0
2.5 3.5
2.1
0.9
1.0
离子
共价
1.7
饱和性
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个 ，便可和几个 电子配对成键，这就是共价
键的饱和性
未成对电子
自旋状态相反的
例如只能有H2、HCl、Cl2等，不可能H3、H2Cl和Cl3等
共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
a.电子配对原理：
共价键的深入认识
归纳总结
原子轨道重叠的越多
电子出现的概率越大
共价键越牢固
沿着电子出现概率最大的方向
形成
s
p
方向性
方向性
共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。
b.最大重叠原理：
1.下列不属于共价键成键因素的是(　 　)
A.共用电子对在两原子核之间高概率出现
B.共用的电子必须配对
C.成键后体系能量降低,趋于稳定
D.两原子核体积大小要适中
D
解析:共价键的成因和本质是当成键原子相互靠近时,原子轨道发生重叠,自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对,两原子核间的电子云密度增加,体系的能量降低。
练一练
题点一　共价键的实质与特征
解析:原子的未成对电子配对成键后,一般就不再与其他原子的未成对电子配对成键了,故原子的未成对电子数决定了该原子形成的共价键具有饱和性,这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数,故A、C正确;形成共价键时,原子轨道重叠的程度越大越好,为了达到原子轨道的最大重叠程度,成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系,故B正确。
2.共价键具有饱和性和方向性,下列关于共价键这两个特征的叙述中,不正确的是(　 　)
A.共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的
B.共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的
C.共价键的饱和性决定了分子内部的原子的数量关系
D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关
D
练一练
题点二　σ键和π键的判断与比较
D
4.下列关于σ键和π键的说法中,错误的是(　 　)
A.所有的σ键的强度都比π键的大
B.σ键是原子轨道“头碰头”式重叠,π键是原子轨道“肩并肩”式重叠
C.s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同
D.σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转
解析:一般情况下,σ键的强度比π键的大,但也有特殊情况,如N≡N中σ键的强度比π键的小,A错误;σ键电子云重叠程度较大,是原子轨道“头碰头”式重叠,π键电子云重叠程度较小,是原子轨道“肩并肩”式重叠,B正确;σ键有方向性,两个成键原子必须沿着对称轴方向接近,才能达到最大重叠,s-s σ键与s-p σ键都是轴对称的,C正确;σ键为单键,可以绕键轴旋转,π键在双键、三键中存在,不能绕键轴旋转,D正确。
A
解析:单键为σ键,双键中含1个σ键、1个π键。1个乙烯脲分子中含12个σ键、1个π键,故σ键与π键数目之比为12∶1;1个尿素分子中含7个σ键、1个π键,故σ键与π键的数目之比为7∶1。
5.已知碳的氧化物可以制备尿素、乙烯脲等,其中乙烯脲可用于制备树脂、增塑剂、喷漆、胶黏剂等。
(1)乙烯脲中含σ键与π键数目之比为　　　　。
(2)尿素分子中σ键与π键的数目之比为　 　。
12∶1
7∶1
(1)根据成键原子的价层电子数来判断能形成几对共用电子对。如果只形成一对共用电子对,则该共价键一定是σ键;如果形成多对共用电子对,则先形成1个σ键,另外的原子轨道形成π键。
分子中σ键和π键的判断方法
思维建模
(2)一般规律:共价单键是σ键;共价双键中有一个σ键,另一个是π键;共价三键中有一个σ键,另两个是π键。
本节小结
共价键